Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Um modelo estrutural simplificado de reboques em elementos finitos, determinando as regiões de maior preocupação, como soldas, e calculando suas tensões. O texto discute a importância de reboques para transportar cargas pequenas e médias, e a necessidade de criar um modelo para reboques de quinta roda. Além disso, o documento aborda a elaboração de projetos de chassis para reboques, a análise de tensão via simulação numérica em software cae, e a utilização da ferramenta de análise de falhas dfmea para gerenciar soldas. O documento também discute as relações entre forças e deformações, e as tensões máximas e mínimas na estrutura.
Tipologia: Provas
1 / 60
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Guarapuava, como requisito parcial à obtenção do título Bacharel em Engenheiro Mecânico. Orientadora: Prof.ª Dr. Denise Alves Ramalho
Primeiramente à UTFPR, por aceitar esse sonhador, proporcionando, ao longo da minha formação, um ambiente de estudo agradável, motivador e repleto de oportunidades.
Aos meus pais, Jorge e Luci, à Alda, minha companheira, pelo apoio, força e amor incondicional. Sem vocês a realização desse sonho não seria possível.
A todos os cientistas do passado, que trouxeram a luz do mundo o nossos conhecimentos. Em especial a Carl Sagan, que com seu trabalho e força de vontade criou a serie Cosmos, libertando milhões de pessoas das “trevas da caverna escura do desconhecimento”.
LENA, Eleomar. PROJETO DE UM REBOQUE DO TIPO DE ENGATE QUINTA RODA COM ANÁLISE POR SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS E UTILIZAÇÃO DE FERRAMENTA DE VERIFICAÇÃO DE FALHAS. 2019. 62f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharel em Engenharia Mecânica), Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Guarapuava,
Este trabalho tem por objetivo o dimensionamento estático de um chassi de um reboque Gooseneck em viga de perfil “W”, utilizando a método de análise dos elementos finitos através do software Inventor 2019. O fator que levou ao desenvolvimento deste trabalho foi a necessidade de um fabricante brasileiro de reboques. Foi gerado um modelo estrutural simplificado do reboque em elementos finitos, no qual são determinadas via DFMEA, as regiões de maior preocupação, sendo identificadas como tal as soldas e calculado suas tensões. Ainda, foram estudadas três formas de ligação entre membros da estrutura, as longarinas e o pilar do pescoço. Os cálculos para as os perfis avaliados mostrou-se bem robustos, tendo como fator de segurança elevados. Quanto as soldas mostraram-se suportar satisfatoriamente as tensões estáticas as quais serão submetidas.
Palavras Chaves: Reboque, Gooseneck, Perfil W, longarina, Chassi
Quando se trata de transportar cargas de pequeno e médio porte os reboques desempenham um papel de grande destaque, principalmente no caso em que a frequência e tipos de carga não é regular.
O acoplamento de um reboque com um veículo pode se dar de duas formas diferentes O que os diferencia é ponto transferência da carga. Uma delas, e a principal, este ponto consiste de um engate localizados na parte traseira do veículo. Neste modo, a carga é aplicada gerará um momento longitudinal. A segunda forma, menos usual, é pela aplicação da carga diretamente sobre o eixo traseiro do veículo (COSTA, 2012), sendo possível apenas para caminhonetes. Este tipo de engate se chama engate quinta roda ou engate Gooseneck.
Uma vez que os reboques Gooseneck têm pouco mercado brasileiro, poucos modelos são fabricados, sendo seis fabricantes no território nacional (KNOTT, 2019), que desenvolvem seus próprios modelos, na maioria, sempre baseado na necessidade do comprador. O mercado padrão de base para tais projetos é o mercado norte americano, onde tais modelos são produzidos em uma escala e com diversidade maior. Nos Estados Unidos a estrutura básica de reboques Gooseneck é baseada em perfis I, soldado de 10 a 16 polegadas de altura da longarina, com cargas de até 7000 kg de peso total bruto (DELDOTTI, 2012).
Os fabricantes brasileiros de veículos ou reboques não têm por habito a preocupação de realizar durante a fase de desenvolvimento projeto estrutural de reboque usando para tal empenho seu conhecimento empírico, muitas vezes superdimensionado ou subdimensionando seus projetos (BARBOSA, 1999).
Este trabalho busca dimensionar estruturalmente um reboque do tipo Gooseneck baseado em perfis estruturais juntamente com a análise de algumas juntas soldadas na sua confecção.
Dimensionar estaticamente o perfil de um chassi e a posição dos eixos da suspensão de um reboque do tipo Gooseneck utilizando o método de elementos finitos.
Realizar DFMEA ( Design Failure Mode and Effects Analysis ) dos elementos do chassis a fim de encontrar os elementos que podem apresentar maior dificuldade de cálculos. Criar o modelo em 3D para o reboque no programa computacional Autodesk Inventor. Simular os esforços no chassis. Utilizar a ferramenta calculadora de soldas do programa para dimensionar as soldas de interesse.
A elaboração de projetos de chassi para reboques exige a análise de fatores relevantes à sua aceitação, como atender a requisitos normativos, adequar-se a legislações de trânsito vigentes, conciliar anseios de transportadores e responder adequadamente às exigências/estresses mecânicos das estradas por onde estes irão trafegar. A junção destes requisitos, geralmente, leva a limitações estruturais ao reboque. Tais condições geram região crítica na longarina do reboque, suscetível a falhas, como deformações plásticas ou trincas transversais.
Um reboque é qualquer tipo de veículo não motorizado que acoplado a um veículo trator que possa ser utilizado para transportar vários tipos de cargas. A Figura 1 mostra duas aplicações para reboques. Na Figura 1.a, um modelo para transporte de veículos leves, incluído um rampa de acesso, na parte traseira, a qual encontra-se erguida. Na figura 1.b, um modelo para transporte de barcos de médio porte.
Figura 1- Reboques (a) linha leve (b) para barcos de médio porte
(a) (b) Fonte: E&H TRAILER MANUFACTURING, 2019
Alguns reboques são feitos para uso pessoal ou para pequenos negócios usados com praticamente qualquer veículo motorizado com um engate apropriado (GRISON, 2005).
Podem ser rebocados por caminhonetes ou veículos com um acessório instalado, cuja junção seja proporcionar o engate entre o reboque e o veículo trator. Geralmente não exigem nenhuma permissão especial para trafegarem, bastando atender a legislação vigente, como conter, número de chassi registra, placa e sinalização. Para conjuntos acoplados (veiculo + reboque) cujo o peso (massa) seja até 3500 kg o motorista pode ter a carteira de classe B, acima deste valor se faz necessária a classe E (ABNT. 1990).
Existem também reboques altamente especializados, tais como reboques de grupo gerador, trailers para transportar barcos e veículos para os mais diversos propósitos. Em geral não ultrapassam a capacidade de carga com peso combinado (massa do reboque somada a massa do carga) de 1000kg (GRISON, 2005).
Um engate de Gooseneck tem uma placa de metal instalada diretamente sob ou na caçamba do veículo. Há uma esfera para criar a conexão entre o reboque e o veículo trator.
Engates Gooseneck estão disponíveis para cargas acima de 2000 kg pois permitem uma fixação mais eficiente. São projetados possibilitando o acoplamento sobre o eixo traseiro de caminhonetes. Eles são capazes de transportar grandes cargas sem comprometer a estabilidade do veículo. Seu comprimento geralmente fica entre 4,5 m a 12 m (ETRAILER, 2019). A Figura 2 traz a diferenciação de forma de engate de reboques com veículos, na esquerda um engate Gooseneck, onde pode-se notar que o acoplamento é feito em um ponto no interior da caçamba da caminhonete através de um dispositivo instalado nesta posição. A direita, o acoplamento é feito na parte traseira do veículo, sendo este tipo o mais comum, pois, apresenta facilidade de instalação do dispositivo.
Figura 4 - Instalação do engate Gooseneck
Fonte: PERRY. 2019
O chassi do reboque tem por função, além de dar suporte mecânico às cargas transportadas, também realizar a adequada distribuição de peso entre os eixos do próprio reboque e o eixo do veículo trator. É composto por uma estrutura formando um espécie de escada horizontal chamada de ladder frame ( KARNOPP, 2019 ).
A Figura 5 mostra um desenho esquemático do reboque Gooseneck. Sua estrutura é construída a partir de uma linha principal montada longitudinalmente ao reboque que é chamada de longarina. Para maximizar a rigidez transversal, em geral, duas longarinas são montadas de forma paralela. Com o intuito de dar suporte ao assoalho do reboque são inseridos no projeto travessas que passam através das longarinas, gerando apoio para a carga transportada. Ainda na estrutura de suporte, há perfis os quais além de auxiliar na estrutura ainda produzem o fechamento lateral da mesma.
Nos reboques Gooseneck, outra estrutura principal, a qual tem a função de ligar as longarinas ao ponto de acoplamento do veículo é o pescoço, geralmente
composto pelo mesmo tipo de perfil estrutural das longarinas, sendo que tais componentes necessitam de grande robustez (MORSCH, 2001). Indica os constituintes básicos de um reboque Gooseneck.
Figura 5 - Elementos básicos de um Reboque Goosenck
Fonte: Autoria própria (2019).
Usado pela primeira vez em ciência de foguetes, o Design Failure Mode and Effects Analysis (DFMEA) ou em tradução livre, análise de efeitos e modos de falha de Projetos esta análise considera possíveis falhas e suas causas. É fortemente baseado na estrutura do FMEA ( Failure Mode and Effects Analysis ). O FMEA de projeto, ou também FMEA de design, fornece ao projetista uma plataforma para evitar falhas.
O DFMEA é uma abordagem sistemática usada para identificar riscos potenciais introduzidos em um projeto novo ou alteração de um produto / serviço. Identifica inicialmente as funções do projeto, os modos de falha e seus efeitos com a correspondente classificação de severidade e seus efeitos. Em seguida, as causas e os mecanismos dos modos de falha são identificados.
A coluna Item / Função permite ao desenvolvedor a descrição do item que está sendo analisado. O item pode ser um sistema completo, subsistema ou componente. A função é o "Verbo - substantivo" que descreve o que o item faz.
Modos de falha são requisitos não atendidos. Existem 5 tipos de modos de falha:
Falha total, parada completa do equipamento/serviço; Falha parcial, não ocorre parada, porém perde-se o cumprimento total das funções principais; Falha intermitente, ocorre esporadicamente sem perda de funções principais; Falha degradada, funções principais deterioram-se com o tempo, Falha não intencional.
Os efeitos de uma falha dos vários itens são listados nesta coluna. Muitos efeitos podem se tornar possíveis para qualquer modo de falha. Todos os efeitos devem aparecer na mesma célula ou agrupados ao lado do modo de falha correspondente.
A severidade de cada efeito é selecionada com base no impacto ou perigo que é oferecido pelo item. A classificação de severidade geralmente é de 1 a 10, em que:
1: Sem efeito perceptível; 2-4: Aborrecimento ou chiado e chocalho; defeitos visuais que não afetam a função;
5-6: Degradação ou perda de uma função secundária do item estudado; 7-8: Degradação ou perda da função primária do item estudado; 9-10: Implicações regulatórias e / ou de segurança; A maior severidade é escolhida dentre os muitos efeitos potenciais e colocada na respectiva coluna. Ações podem ser identificadas para alterar a direção do projeto em qualquer modo de falha com um efeito de falha classificada como 9 ou 10, pois são os aspectos que ao serem identificados trazem os piores cenários, uma vez que risco a vida ou a não aprovação por órgão reguladores.
Na segunda seção, são feitas considerações para cada modo de falha sendo investigadas as suas causas, considerando ainda os efeitos encontrados (QUALITY- ONE, 2019).
As causas são definidas para o modo de falha, devem ser determinadas em um nível físico do componente, assim sendo, podem estar relacionadas propriedades do material (resistência inadequada, lubricidade, viscosidade, etc.), geometria do material (posição inadequada, planicidade, paralelismo, etc.), tolerâncias ou empilhamento, interfaces com componentes de acoplamento, fixação física, folga, transferências de energia (vibração de calor, cargas de pico, etc.), fluxo ou troca de material (gás, líquido), trocas de dados (sinais, comandos, tempo, etc.).
O ranking de ocorrência é uma estimativa baseada em dados conhecidos ou falta de dados, o qual se refere as causas apontadas, que seguem a lógica:
1: Causas Preventivas, devido ao uso de um padrão de design conhecido; 2: Design idêntico ou semelhante sem histórico de falha; 3-4: Falhas isoladas; 5-6: Ocorreram falhas ocasionais no campo ou em testes de desenvolvimento / verificação; 7-9: Novo design sem histórico (baseado em uma tecnologia atual); 10: Novo design sem experiência com tecnologia.
